Por que os aviões precisam de uma linha de visão para o GPS funcionar?

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Por que o seguinte é verdadeiro quando dispositivos móveis como telefones celulares e relógios de grife com sinalizadores de emergência funcionam sem a Linha de visão?

Most commercial aircraft transmit their GPS-based position twice per second. This is part of their ADS-B broadcasts. The problem with providing world-wide receiver coverage for this system is that the frequency it uses only travels line via line of sight, so it won't travel past the horizon.

Providing coverage over large bodies of water would require a network of buoys, which would be quite expensive.

Another possibility is to put ADS-B receivers on satellites. This concept is being developed by Thales Alenia Space and Iridium (Aireon) at the moment. The first satellites will launch next year, the system is expected to be operational in 2018.

De: Por que don ' t todas as aeronaves comerciais transmitem dados de GPS em tempo real?

    
por sclarius 10.09.2015 / 05:48

3 respostas

tl; dr: Dispositivos móveis e relógios de grife com sinalizadores de emergência (RF) não funcionam sem linha de visão para algum tipo de receptor . A maioria dos tipos de sinais de comunicação RF requer uma aproximação aproximada da linha de visão entre o transmissor e o receptor para funcionar.

Todos os receptores de GPS exigem uma linha de visão para corrigir sua posição. No entanto, esta linha de visão está levantada (porque os satélites estão em órbita), o que geralmente não é obstruído, a menos que você esteja dentro de um prédio, debaixo d'água, debaixo de uma ponte, sob o solo, etc. circunstâncias. Os aviões são muito raramente em situações em que seus receptores de GPS não têm sinal de funcionamento, exceto quando estão em um hangar. Como normalmente estão acima e fora do solo, normalmente não têm problemas para obter um sinal de GPS.

Quando o problema surge é a transmissão de sua localização para alguém que esteja ouvindo. Isso requer comunicação via rádio para algum sistema baseado em terra (ou outra aeronave), como os receptores ADS-B mencionados na questão. (Aproximadamente) a linha de visão é necessária para isso. O mesmo acontece com os dispositivos móveis. Eles também devem estar no alcance (que geralmente é menor do que a linha de visão) de um receptor que está escutando sua transmissão de localização. No caso dos telefones celulares, esses receptores serão apenas torres de celular. É por isso que, por exemplo, não podemos simplesmente rastrear a posição de alguns tripulantes ou telefones do passageiro quando procuramos por um barco ou aeronave que desapareceu no mar (onde não há torres de celular ao alcance).

Observe que os sinais de radiofrequência (como ADS-B ou comunicações celulares) podem penetrar em alguns objetos, mas essa capacidade é muito limitada, especialmente quando você passa para freqüências mais altas. Objetos grossos e densos (como estacionamentos de concreto, viadutos e túneis de túneis) reduzirão (o atenuam ) o sinal mais rápido e objetos condutores (como água ou metais como cobre ou alumínio) quase eliminarão o sinal apenas com camadas bastante finas. Além disso, em geral, os sinais de radiofrequência de frequência mais elevada serão atenuados muito mais rapidamente do que os de frequência mais baixa. É por isso que a sua casa Wi-Fi ou um telefone celular funciona através de, talvez, algumas paredes, mas as novas redes sem fio de 60 GHz não.

No caso de telefones celulares, a faixa de transmissão também é intencionalmente limitada, de modo que mais torres usando o mesmo canal podem ser agrupadas em uma área menor para atender mais pessoas. Se eles não fizessem isso, não haveria largura de banda suficiente para lidar com todas as necessidades de comunicação celular em áreas densamente povoadas.

A superfície da Terra passa a ser composta basicamente de solo e água bastante densos, então os sinais de rádio não viajam muito pela Terra. Em geral, qualquer forma de comunicação por rádio não deve ter terra ou água entre as antenas transmissoras e receptoras, ou então fazer com que o sinal reflita nas camadas mais altas da atmosfera ou se curve ao redor da Terra. Nenhuma dessas coisas funciona bem nas bandas de frequência usadas pelos telefones celulares. Ele funciona em algumas das frequências mais baixas usadas por operadores de radioamadorismo e, no entanto, isso.

Os sistemas de comunicação que precisam trabalhar longe da terra ou em locais remotos onde os receptores não podem ser localizados razoavelmente dentro da faixa da linha de visão na superfície normalmente usam satélites. Isso ocorre porque a Terra não está entre você e um satélite que está acima de você e, portanto, não está bloqueando seu sinal. Mesmo conexões com satélites normalmente não funcionam quando o satélite está abaixo do horizonte (novamente, devido à atenuação do sinal da Terra), mas os sistemas de comunicação por satélite são normalmente configurados em constelações que são projetadas para manter pelo menos um certo número de satélites acima do horizonte em áreas de cobertura em todos os momentos ou então são configurados em órbita geoestacionária , onde eles permanecerão sempre diretamente acima da mesma posição de superfície.

    
10.09.2015 / 07:28

Você está perguntando sobre duas tecnologias muito diferentes e não relacionadas.

O GPS é a tecnologia que determina a posição do receptor com base nos sinais dos satélites. Esses satélites estão no alto, então a linha de visão é bem fácil.
(aviões geralmente não voam em cavernas, prédios ou outros lugares onde a visão aérea é bloqueada)

ADS-B é a tecnologia que transmite a posição determinada pelo GPS para outros aviões e receptores terrestres em intervalos regulares. Também requer linha de site entre o remetente e o destinatário. (mais ou menos: rotas ligeiramente indiretas funcionarão se o sinal não for degradado demais)

Você também afirma que celulares e outros dispositivos não exigem linha de visão. Isso só é verdade na medida em que a linha de visão direta não é terrivelmente obstruída, o que geralmente está relacionado a quão próximo e poderoso é o transmissor. Você nem sempre recebe sinais de celular no interior de grandes prédios de concreto e metal ou em garagens de estacionamento. É também por isso que as torres de celular estão montadas no alto e em locais onde podem ver muito terreno.

    
10.09.2015 / 18:31

Os satélites de GPS transmitem um sinal muito fraco. Cerca de 60 Watts são irradiados no satélite, chegando à superfície da Terra com apenas miliwatts de potência. então qualquer coisa na linha de visão entre o receptor e o satélite bloqueará o sinal. Uma mera folha de metal de mili vai fazer isso. Isso é principalmente um problema no solo quando cercado por arranha-céus ou montanhas altas, porque normalmente existem 31 satélites GPS operacionais no mundo, com uma visão completa do céu que normalmente recebemos 11-13 satélites. Assim, mesmo com os primeiros 5 graus do horizonte bloqueados, normalmente ainda devemos obter algo como pelo menos 7 satélites, quando apenas 4 são essenciais e 5-6 ajudam a melhorar substancialmente a qualidade da correção. Mas se os 30 graus inferiores (ou mais) do horizonte forem cobertos em todas as direções, começaremos a nos deparar com a possibilidade de não ter satélites suficientes para calcular corretamente uma correção 3D (4 satélites). Isso não acontece o tempo todo. Para GPS de aviação, isso não é um problema para situações de subida / descida de cruzeiro. Mas durante a taxação, a escalada inicial e as abordagens criticamente instrumentais, existem aeroportos nos quais o GPS não pode ser invocado. No futuro, usaremos uma combinação de GPS dos EUA, Europa Galileo, Glonass Russa e outras constelações GNSS, garantindo uma cobertura adequada e confiável 24x7, mesmo em aeroportos cercados por montanhas. Com 4x tantas fontes, há sempre satélites suficientes acima de um ângulo de 45 graus que você sempre terá uma boa correção.

    
09.02.2018 / 06:48

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